A reação de hidrogenação do etileno para produzir etanẹ deve acontecer seguindo uma cìnêtica elementar, em um PBR, com catalisador à base de níquel. A reaçâlo ocorre a
uma velocidade específica de
. Se a alimentaçāo contêm quantidades equimolares dos reagentes entrando numa vazāo de
, determine a massa de catalisador necessânia para uma conversão de 70%. (3 pts)
Passo 1
O enunciado pede a massa de catalisador
num reator de leito fixo (PBR) para a reação elementar de hidrogenação
com cinética de segunda ordem (velocidade específica
), temperatura
e pressão
. A alimentação é equimolar em
e
, vazão volumétrica
e deseja-se conversão
. Vamos usar a equação de projeto de PBR para cinética heterogênea:
Passo 2
Para reação elementar
produtos, com alimentação estequiométrica
, a taxa de consumo de
por massa de catalisador é
e, sob o pressuposto de densidade constante (fluxo volumétrico
constante), vale
logo
Passo 3
A vazão molar inicial de
é
onde a concentração inicial em fase gasosa, pela lei dos gases ideais, é
Passo 4
Substituindo em
e integrando:
Como
, simplifica-se para
Passo 5
Agora basta substituir os valores:
Logo
Resposta
A massa de catalisador necessária é de aproximadamente
.